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        發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承蓋螺栓擰緊機(jī)的柔性化生產(chǎn)分析

        2018-03-29 07:19:48
        機(jī)電信息 2018年9期
        關(guān)鍵詞:機(jī)種工控機(jī)螺栓

        劉 洪

        (廣州市嘉特斯機(jī)電制造有限公司,廣東廣州510850)

        0 引言

        作為汽車的動(dòng)力心臟,一臺(tái)合格的汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)要持續(xù)不斷地輸出動(dòng)力,將每一次活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械傳動(dòng),就少不了曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出,因此曲軸的配合間隙和螺栓固定至關(guān)重要。

        每一個(gè)主軸承蓋螺栓是否擰緊合格都關(guān)系到汽車動(dòng)力輸出是否正常,而隨著汽車車型的增加,因?yàn)槌杀靖咭约叭藛T、產(chǎn)房設(shè)備、產(chǎn)能問題,又不能每款發(fā)動(dòng)機(jī)都單獨(dú)使用一條獨(dú)立的生產(chǎn)線生產(chǎn),因此混線生產(chǎn)不可避免,于是一臺(tái)對(duì)應(yīng)多機(jī)種的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承蓋螺栓擰緊機(jī)為適應(yīng)不同位置的螺栓就必須能實(shí)現(xiàn)變距。為了保障變距的順利和準(zhǔn)確性,就少不了先進(jìn)的伺服系統(tǒng)。同時(shí),擰緊每一顆螺栓的動(dòng)力也由簡(jiǎn)單的扭力輸出變?yōu)樗欧Q緊軸,具有先進(jìn)的扭力和角度控制功能,并能將擰緊數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)存儲(chǔ),再由工控機(jī)上傳給整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)管理服務(wù)器,以便對(duì)每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)螺栓數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。

        1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

        基于柔性化生產(chǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承蓋螺栓擰緊機(jī)主要構(gòu)成包括設(shè)備基體、變距機(jī)構(gòu)、擰緊系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等。設(shè)備采用龍門式主框架結(jié)構(gòu)(跨生產(chǎn)線),包括龍門式本體平臺(tái)、工件舉升定位機(jī)構(gòu)、工件插銷定位機(jī)構(gòu)、設(shè)備防護(hù)機(jī)構(gòu)及其他配件等。要求設(shè)備基體所有的安全門必須安裝安全門鎖。

        2 變距機(jī)構(gòu)

        舉升定位機(jī)構(gòu)及插銷定位機(jī)構(gòu)采用氣缸驅(qū)動(dòng),采用直線導(dǎo)軌的形式;其余所有變距機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)+絲桿+直線導(dǎo)軌的形式實(shí)現(xiàn)。擰緊機(jī)6支擰緊軸分為IN、EX兩側(cè)擰緊變距機(jī)構(gòu)(圖1),每側(cè)各3支擰緊軸,3支擰緊軸可沿X軸方向(線體流動(dòng)方向)同步變距(兩側(cè)軸與曲軸中心的距離保持相等)。要求各擰緊軸能實(shí)現(xiàn)Y方向(水平面、垂直于線體方向)單獨(dú)變距,同時(shí)所有擰緊軸能實(shí)現(xiàn)Z軸方向(豎直方向)整體變距。

        3 擰緊系統(tǒng)

        設(shè)備安裝有6套(不含擰緊系統(tǒng)備件)擰緊系統(tǒng)(圖2),每套擰緊系統(tǒng)均包含擰緊軸、控制器、通信電纜、電源、永久擰緊系統(tǒng)軟件使用權(quán)限及其他擰緊系統(tǒng)正常運(yùn)行所需部件。

        擰緊系統(tǒng)技術(shù)要求如下:

        (1)擰緊軸精度要求:力矩為±3%N·m,角度為±1°,CPK值要求達(dá)到需方規(guī)格值范圍(≥1.33)。

        圖1 伺服變距機(jī)構(gòu)

        圖2 擰緊機(jī)總體布局圖

        (2)擰緊軸能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)扭矩控制,并具備角度控制功能。

        (3)擰緊軸帶有擰緊數(shù)據(jù)(扭矩值、角度值)輸出端口,具備對(duì)擰緊數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的功能,預(yù)設(shè)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)接口。

        (4)擰緊軸套筒單元:包括套筒快速接頭,數(shù)量為8套。

        4 電氣控制系統(tǒng)

        主要包括電柜(配備空調(diào))、PLC控制系統(tǒng)、控制面板(由觸摸屏和控制箱構(gòu)成)、狀態(tài)顯示面板、安全器件、條形碼掃描系統(tǒng)、工控機(jī)、RFID系統(tǒng)等,要求如下:

        (1)PLC I/O端口預(yù)留兩個(gè)以上的擴(kuò)展槽;

        (2)PLC與其他裝置(如觸摸屏)的通信不能占用CPU本體自帶通信口,并預(yù)留至少一個(gè)空余以太網(wǎng)絡(luò)接口;

        (3)PLC系統(tǒng)與擰緊系統(tǒng)通過CC-LINK進(jìn)行通信連接;

        (4)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)統(tǒng)一安裝在控制電柜內(nèi),電柜要求配置散熱空調(diào),柜內(nèi)配有AC 220 V兩孔及三孔電源插座,方便筆記本電腦等外部用電設(shè)備使用,并有筆記本支架、文件盒;

        (5)配備工控機(jī),擰緊結(jié)果數(shù)據(jù)通過擰緊系統(tǒng)在工控機(jī)顯示,并形成數(shù)據(jù)文件、故障代碼文件等,文件以“aezzc”命名,一個(gè)文件容量大小為100M,當(dāng)文件滿100M時(shí),自動(dòng)生成下一個(gè)文件,文件名在后面加1,即“aezzc1”,再下一文件即“aezzc2”,以此類推,所有擰緊數(shù)據(jù)要求永久性保存。

        5 電氣控制/擰緊數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)技術(shù)要求

        (1)設(shè)備帶有自動(dòng)掃描槍,工件到位后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)碼進(jìn)行掃描,然后保存發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)碼及其對(duì)應(yīng)的擰緊結(jié)果,以便追溯管理(以Excel格式的報(bào)表保存,內(nèi)容形式:日期+時(shí)間+發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)碼+擰緊數(shù)據(jù)+判斷結(jié)果),保存文件的名稱遵循規(guī)定要求。

        (2)設(shè)備帶有RFID數(shù)據(jù)串口及讀取設(shè)備,數(shù)據(jù)傳輸統(tǒng)一采用CC-LINK形式,配置RFID讀取頭、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等硬件,設(shè)備出廠時(shí)該功能必須達(dá)到能實(shí)現(xiàn)使用RFID硬件完成發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)碼信息自動(dòng)讀取并與擰緊結(jié)果數(shù)據(jù)配套存儲(chǔ)到系統(tǒng)追溯管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的要求。

        (3)設(shè)備能監(jiān)控所有信號(hào)狀態(tài),發(fā)生報(bào)警時(shí)記錄故障類型,在人機(jī)界面能查詢最近10次報(bào)警記錄,在工控機(jī)中能查詢所有的歷史報(bào)警記錄,所有報(bào)警信息(報(bào)警時(shí)間、報(bào)警類型、異常信號(hào)、報(bào)警時(shí)長(zhǎng)等)以Excel格式存儲(chǔ)在工控機(jī)中。

        6 機(jī)型識(shí)別要求

        (1)機(jī)型對(duì)比識(shí)別:舉升定位機(jī)構(gòu)上設(shè)有機(jī)種檢測(cè)機(jī)構(gòu),采用4個(gè)接近開關(guān)的組合檢測(cè)各機(jī)種基準(zhǔn)夾具凹凸位,以實(shí)現(xiàn)區(qū)分。

        (2)防錯(cuò)功能要求:根據(jù)零件外形差異,設(shè)置機(jī)型區(qū)分防錯(cuò)功能。

        7 單次循環(huán)動(dòng)作

        前工位上料并檢測(cè)托盤姿態(tài)→工件到位并檢測(cè)工件有無→氣缸舉升托盤脫離輥道→氣缸驅(qū)動(dòng)插銷壓緊滑臺(tái)機(jī)構(gòu)下降,定位基準(zhǔn)夾具→機(jī)種識(shí)別(檢測(cè)基準(zhǔn)夾具凹凸位并根據(jù)工件外形差異區(qū)分機(jī)種)→根據(jù)機(jī)型,自動(dòng)切換擰緊軸的X、Y向間距→同時(shí)擰緊機(jī)構(gòu)Z向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)擰緊機(jī)構(gòu)下降到位→擰緊軸依次擰緊主軸承蓋螺栓→擰緊機(jī)構(gòu)上升,自動(dòng)切換擰緊軸的Y向間距→同時(shí)Z向擰緊機(jī)構(gòu)再次下降到位→擰緊軸再次擰緊主軸承蓋螺栓→擰緊OK,擰緊機(jī)構(gòu)上升,插銷壓緊滑臺(tái)機(jī)構(gòu)上升,阻擋氣缸放行,工件進(jìn)入下一工位;擰緊NG,自動(dòng)報(bào)警,阻擋氣缸放行,工件進(jìn)入返修工位進(jìn)行返修→下一循環(huán)。

        8 結(jié)語(yǔ)

        放眼當(dāng)前,主軸承蓋擰緊機(jī)正由半自動(dòng)設(shè)備向全自動(dòng)設(shè)備邁進(jìn),本文所述設(shè)備滿足小于35 s/臺(tái)的節(jié)拍要求,但要做到無螺栓無預(yù)擰且滿足節(jié)拍要求,就要設(shè)計(jì)十軸主軸承蓋螺栓擰緊機(jī),并追加螺栓自動(dòng)上料機(jī),以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)多機(jī)種的全自動(dòng)伺服變距柔性化生產(chǎn),并做到全程無人操作。在生產(chǎn)批量大、多機(jī)種混線生產(chǎn)的背景下,全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無人化、自動(dòng)化、智能化、柔性化,符合工業(yè)4.0的發(fā)展要求,故而在一次性投資許可的情況下,采用主軸承蓋螺栓擰緊機(jī)正是大勢(shì)所趨。

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